注塑機課程設(shè)計黃果

1、湖南工程學院課程設(shè)計課程名稱電氣控制與PLC課程設(shè)計課題名稱注塑機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級自動化1002班姓 名黃果學 號2指導教師譚梅、劉星平2013年6月30日湖南工程學院課程設(shè)計任務書課程名稱電氣控制與PLC課程設(shè)計課題名稱注塑機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級自動化1002班姓 名黃果學 號 2指導教師譚梅、劉星平審 批黃峰任務書下達日期2013年6月24日課程設(shè)計完成日期2013年6月30 日設(shè)計內(nèi)容與要求一. 課程設(shè)計的性質(zhì)與目的本課程設(shè)計是自動化專業(yè)教學計劃中不可缺少的一個綜合性教學 環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學生 綜合運用本課程所學知識和技能去分析和解決

2、本課程范圍內(nèi)的一般工 程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序和方法。 通過課程設(shè)計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應用本 課程的知識和技術(shù)去解決工程實際問題的能力。二. 課程設(shè)計的內(nèi)容1. 根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運動形式、工藝過程、工作環(huán)境 和控制要求，確定控制方案。2. 繪制注塑機控制系統(tǒng)的 PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清 單。3. 選擇電器元件，列出電器元件明細表。4. 編寫設(shè)計說明書。三. 課程設(shè)計的要求1. 所選控制方案應合理，所設(shè)計的控制系統(tǒng)應能夠滿足控制對象的工 藝要求，并且技術(shù)先進，安全可靠，操作方便。2. 所繪制的設(shè)計圖紙符合國

3、家標準局頒布的 GB4728 84電氣圖 用圖形符號、GB6988 87電氣制圖和 GB7159 87電氣技術(shù) 中的文字符號制定通則的有關(guān)規(guī)定。3. 所編寫的設(shè)計說明書應語句通順，用詞準確，層次清楚，條理分明,重點突出，篇幅不少于 7000字。主要設(shè)計條件1. PLC實驗設(shè)備若干2. 參考文獻若干。設(shè)計說明書裝訂順序1. 課程設(shè)計說明書封面。2. 課程設(shè)計任務書。3. 說明書目錄。4. 正文（按設(shè)計內(nèi)容逐項書寫）5. 參考文獻。6. 附錄。7. 課程設(shè)計評分表。設(shè)計進度安排1. 第一周星期一上午：課題內(nèi)容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細閱讀設(shè)計任務書，明確設(shè)計任務與要求， 收集設(shè)計資料，準備

4、設(shè)計工具。3. 第一周星期二第一周星期五： 確定控制方案。繪制注塑機電氣 控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的 PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指 令程序清單。選擇電器元件，列出電器元件明細表。4. 第二周星期一：試驗調(diào)試5. 第二周星期二第二周星期五：編寫設(shè)計說明書，答辯。參考文獻1 廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應用M.重慶：重慶大學出版社2 萬太福.可編程序控制器與其應用M.重慶：重慶大學出版社3 劉祖潤.畢業(yè)設(shè)計指導.北京：機械工業(yè)出版社4 謝桂林.電力拖動與控制.北京：中國礦業(yè)大學出版社工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊.北京：水利電 力出版社課題:注塑機電氣控制

5、系統(tǒng)設(shè)計.注塑機概況與控制要求YV1站白前逍延時心I也.L匡什前祇塊止：I限徂開關(guān)5Q7加斡険位開按SQ4開樓變止限 位開關(guān)弐“I時臺前iS綣止 '軽位幵笑且Q? 梓動按価SB t 安全魅位開關(guān)SQLLgg-Mna Ml'frI頂針百退終止pI眼位開%SQS 'tWS" rMHV;財倉站退糞止；槪位?FSQ5 i'#保 壓*3廣肓運總訊T t位幵關(guān)書Q2 f L> «» r » wffii圖1注塑機工作流程圖注塑機用于熱塑性塑料的面型加工，注塑機籍助8個電磁閥YV1YV8完成閉模、射臺前進、注射、保壓、預塑、射臺后退

6、、幵模、頂針前 進、頂針后退、復位等工序，其中注射和保壓工序需要延時一定的時間。圖1是注塑機工作流程圖，由圖 1可知，電磁閥YV1YV8在各工序的 動作順序是在閉模工序， YV1、YV3動作；在射臺向前工序， YV8動作, 在其余工序，電磁閥的動作順序以此類。二.設(shè)計任務1. 設(shè)計和繪制電氣控制原理圖或 PC I/O接線圖、功能表圖和梯形 圖，編寫指令程序清單。2. 選擇電氣元件，編制電氣元件明細表。2. 選擇電氣元件，編制電氣元件明細表。3. 設(shè)計操作面板電器元件布置圖。4. 上機調(diào)試程序。5. 編寫設(shè)計說明書。目錄第 1 章總體方案設(shè)計 1概述 錯.誤! 未定義書簽。1.1 控制系統(tǒng)的功能

7、 11.2 控制要求 21.3 控制方案 4第 2 章硬件設(shè)計 52.1 I/O 接線圖 52.2 相關(guān)元器件的選型 72.3 輸入和輸出點分配表 8第 3 章軟件設(shè)計 93.1 系統(tǒng)設(shè)計順序功能圖 93.2 系統(tǒng)設(shè)計梯形圖 1.0.第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 1.6.4.1 硬件調(diào)試 1.6.4.2 軟件調(diào)試 1.6.4.3 系統(tǒng)調(diào)試 1.6.小 結(jié) 錯.誤! 未定義書簽。參考文獻 1.8.附 錄 1.9.梯形圖 1.9.第1 章 總體方案設(shè)計概述隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制 已擴展到所有的控制領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求迅速的反 應，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格

8、、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了 滿足這一需求， 生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具有極高的靈活性和可靠性， 可編程控制器就順應而生。利用 PLC 可編程控制器，西門子 STEP7-MICRO/WIN 可編程控 制器進行注射機工作過程的 PLC 控制的編程。1.1 控制系統(tǒng)的功能塑料注射成型技術(shù)是根據(jù)壓鑄原理從十九世紀末二十世紀初發(fā)展 起來的 ,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。該法適用于全部熱 塑性塑料和部分熱固性塑料（約占塑料總量的 1/3 ）。一般注塑機包括 注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。本控制系統(tǒng) 用西門子 STEP7-MICRO/WIN 軟件編制 PLC 控制程序，并將程序

9、寫 入到PLC,通過PLC控制實現(xiàn)注射機工作過程的電氣自動控制，完成 生產(chǎn)過程。注射機具有能一次成型外型復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì) 地密致的塑料制品，被廣泛應用于國防、機電、汽車、交通運輸、建 材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生與人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€領(lǐng)域。注射成型工藝 對各種塑料的加工具有良好的適應性，生產(chǎn)能力較高，并易于實現(xiàn)自 動化。注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料-熔 融塑化T施壓注射T充模冷卻T啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。注射機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱 塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合 好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化

10、定型后取得制品的工藝過程。1.2 控制要求注射機電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求注射機既 可手動操作，也可以半自動（單周期）操作，注射成型的基本要求是 塑化、注射和成型。手動操作是在一個生產(chǎn)周期中，每一個動作都是由操作者撥動操 作開關(guān)而實現(xiàn)的。一般在試機調(diào)模時才選用。半自動操作時機器可以 自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產(chǎn)周期完畢后操作者必須 拉開安全門，取下工件，再關(guān)上安全門，機器方可以繼續(xù)下一個周期 的生產(chǎn)。全自動操作時注塑機在完成一個工作周期的動作后，可自動 進入下一個工作周期。在正常的連續(xù)工作過程中無須停機進行控制和 調(diào)整。實際上，在全自動操作中通常也是需要中途臨時停機

11、的，如給機 器模具噴射脫模劑等。正常生產(chǎn)時，一般選用半自動。操作開始時， 應根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式手動，并相應撥動手動開關(guān)。當一個周期中各個動作未調(diào)整妥當之前，應先選擇手動操作，確 認每個動作正常之后，再選擇半自動或全自動操作。半自動與全自動 的工作程序已由線路本身確定好，操作人員只需在電柜面上更改速度 和壓力的大小、時間的長短、頂針的次數(shù)等等，不會因操作者調(diào)錯鍵 鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。關(guān)閉安全門，各行程開關(guān)均給出信號，閉模動作立即開始。首先 是動模板以慢速啟動，前進一小短距離以后，原來壓住慢速開關(guān)的控 制桿壓塊脫離，活動板轉(zhuǎn)以快速向前推進。在前進至靠近閉模終點時， 控制桿的另一端壓桿又壓

12、上慢速開關(guān)，此時活動板又轉(zhuǎn)以慢速且以低 壓前進。在低壓閉模過程中，如果模具之間沒有任何障礙，則可以順 利合攏至壓上高壓開關(guān)，轉(zhuǎn)高壓是為了伸直機鉸從而完成閉模動作。 這段距離極短， 一般只有 0.31.0mm ，剛轉(zhuǎn)高壓旋即就觸與閉模終止 限位開關(guān)，這時動作停止，閉模過程結(jié)束。根據(jù)預塑加料前后射臺是否離開模具，注塑機一般設(shè)有三種選擇。（2）前加料： 射臺頂著模具進行預塑加料， 預塑完畢， 注座后退， 射臺離開模具。選擇這種方式的目的是：預塑時利用模具注射孔抵助 射臺，避免熔料在背壓較高時從射臺流出，預塑后可以避免射臺和模 具長時間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對穩(wěn)定。（3）后加料：注射

13、完成后，注座后退，射臺離開模具然后預塑， 預塑完再注座前進。該動作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于 射臺與模具接觸時間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在射臺孔 內(nèi)的凝固。（1）固定加料：預塑前和預塑后射臺都始終貼進模具，注座也不 移動。注射結(jié)束、冷卻計時器計時完畢后，預塑動作開始。螺桿旋轉(zhuǎn)將 塑料熔融并擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端的止退環(huán)所起的單向閥 的作用，熔融塑料積存在機筒的前端，將螺桿向后迫退。當螺桿退到 預定的位置時（此位置由行程開關(guān)確定，控制螺桿后退的距離，實現(xiàn) 定量加料），預塑停止，螺桿停止轉(zhuǎn)動。緊接著是倒縮動作，倒縮即螺 桿作微量的軸向后退，此動作可使聚集在射臺處的熔料的

14、壓力得以解 除，克服由于機筒內(nèi)外壓力的不平衡而引起的“留涎”現(xiàn)象。若不需 要倒縮，則應把倒縮停止開關(guān)調(diào)到適當位置，讓預塑停止開關(guān)被壓上 的同一時刻，倒縮停止開關(guān)也被壓上。當螺桿作倒縮動作后退到壓上 停止開關(guān)時，倒縮停止。接著注座開始后退。當注座后退至壓上停止 開關(guān)時，注座停止后退。若采用固定加料方式，則應注意調(diào)整好行程 開關(guān)的位置。當熔融塑料注射入模腔內(nèi)與至冷卻完成后，隨著便是開模動作， 頂針頂出工件，頂出動作是由開模停止限位開關(guān)來啟動的。操作者可 通過調(diào)節(jié)控制柜上的頂出時間按鈕來達到。頂出的速度和壓力亦可通 過控制柜面上的開關(guān)來控制，頂針運動的前后距離由行程開關(guān)確定。 取出工件，頂針后退暫停

15、繼加工或續(xù)循環(huán)加工。1.3 控制方案工作方式：單周期、手動控制 輸入設(shè)備：按鈕、開關(guān) 輸出設(shè)備：指示燈 控制過程動作程序：1、射臺回到原點；2、在安全限位SQ1時，按下啟動按鈕 SB，幵始閉模；3、達到閉模限位開關(guān) SQ2 時，閉模停止，射臺開始前進；4、達到射臺終止限位開關(guān) SQ3 時，射臺停止前進，開始注入塑料；5、計時器 T1 計 5S 后，注射完成，保壓；6、保壓T2計6S，預塑；7、繼續(xù)加料，達到限位開關(guān) SQ4 時，預塑結(jié)束，射臺后退；8、達到射臺后退終止限位開關(guān) SQ5 時，射臺停止后退，開模；9、達到開模終止限位開關(guān) SQ6 時，開模完成，頂針開始前進，頂出 工件；10 、達到

16、頂針前進終止限位開關(guān) SQ7 時，頂針停止前進，取出工件， 頂針后退；11、達到頂針后退終止限位開關(guān) SQ8 時，根據(jù)工作方式單周期或停止 加工；注：本控制系統(tǒng)在加工開始前，可選擇工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，接通 I1.1 實現(xiàn)單周期加工。2.1第 2章 硬件設(shè)計I/O 接線圖圖CPU226CN 注塑機 I/O接線圖22 相關(guān)元器件的選型表1元器件明細表序號元器件技術(shù)要求選型數(shù)量1可編程控制器輸入點數(shù)14輸出點數(shù)8西門子STEP7-MICRO/WIN編程軟件1臺2PLC教學實驗裝置1套3微型計算機586以上Win dows 95以上ROM 16M清華同方電腦Win dows XP 系統(tǒng)1臺4編程軟件包具

17、有編輯、診斷、通訊功能STEP7-MICRO/WIN1套5通訊電纜9芯型、圓形插頭SC 091根6連接導線紅、黑兩種顏色若干2.3 輸入和輸出點分配表表2-2輸入和輸出點分配表名稱代號輸入名稱代號輸出啟動按鈕SB10.0射臺前進YV1Q0.0安全限位幵關(guān)SQ110.1幵模YV2Q0.1閉模終止限位幵關(guān)SQ2I0.2閉模YV3Q0.2射臺前進終止限位幵關(guān)SQ3I0.3頂針前進YV4Q0.3加料限位幵關(guān)SQ4I0.4射臺后退YV5Q0.4射臺后退限位幵關(guān)SQ5I0.5預塑YV6Q0.5幵模終止限位幵關(guān)SQ610.6頂針后退YV7Q0.6頂針前進限位幵關(guān)SQ710.7注入塑料YV8Q0.7頂針后退限

18、位幵關(guān)SQ811.0注射延時t1T1單周期加工選擇幵關(guān)11.1保壓延時t2T2停止按鈕11.2t12S連傳幵關(guān)I1.3t22S第3章軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)設(shè)計順序功能圖SMO.1M0.0原點M0.1Q0.0Q0.2閉模一一I0.2M0.2Q0.7射臺前進10.0 （啟動 SB1）* 10.2（安全限位 SQ1）手動操作是在一個生產(chǎn)周期中，每一個動作都是由操作者撥動操3.2作幵關(guān)而實現(xiàn)的。手動操作時用I1.3-I2.3對應的7個按鈕控制模具的閉模和幵模，射臺的前進與后退，注塑機的注射，頂針的前進和后退 為了保證系統(tǒng)的安全運行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的互鎖。如 模具的閉模和幵模之間、射臺前進與后退

19、之間、頂針的前進和后退之間的互鎖，這是為了防止功能相反的兩個輸出繼電器同時為ON。各限位幵關(guān) 10.1、I0.2、I0.3、10.4、10.5、10.6、10.7 和 11.0 的常閉觸點分別與控制注塑機運動的電磁閥線圈Q0.0-Q0.7串聯(lián)，以防止因注塑機某部分的運動超限出現(xiàn)事故。一般在試機調(diào)模時才選用網(wǎng)箱1 吃事?lián)稳?3K.1網(wǎng)堵310. IH0.1iTJ7MO 3K. dT3SMO .dSCi 51110.5MI D10.6Ml.XI. I11.2ID 1)MC- rQC .1JK- 7爭一HS isML6 I0 31網(wǎng)豁191 )3 511)血.4I1W.S11)INT0BTPT1盟斗

20、IX70(100 ££第4 章 系統(tǒng)調(diào)試4.1 硬件調(diào)試斷電時檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入 / 輸出點是否接 好接牢。接通電源，檢查西門子 STEP7-MICRO/WIN 可編程控制器是否可以正 常工作，接頭是否接觸良好。將通訊電纜（ SC-09 ）的 9 心型插頭插 入微機的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。4.2 軟件調(diào)試按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成指令表，并進行語法的檢查，正確后 設(shè)置正確的通信口，將編輯好的程序傳入PLC 運行，使用編輯器聯(lián)機調(diào)試操作，檢查各點工作狀態(tài)，并配合觀察 PLC 各點輸入 / 輸出指示 LED 或輸入 / 輸出設(shè)備工作是

21、否符合程序功能要求。 配合著上位機軟件 動畫效果來觀察硬件的連接。4.3 系統(tǒng)調(diào)試在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器的“RUN”幵關(guān)進行調(diào)試；觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待100 個脈沖后，系統(tǒng)是否停止運行。根據(jù)以上的調(diào)試情況，本程序的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計符合要求。結(jié)束語這次的課程設(shè)計從布置任務到完成設(shè)計花費了兩周的時間，兩周的課程設(shè)計令我受益匪淺。設(shè)計的程序能順利完成從閉模、射臺前進、注射、保壓、預塑、射 臺后退、幵模、頂針前進、頂針后退、復位等工序，其中注射設(shè)置十 秒，保壓設(shè)置 20秒，利用兩個接通延時

22、定時器，由8個電磁閥YV1YV8控制八個工序的順利完成。能準確的完成要求完成的任務， 安全事項也在程序設(shè)計中得到充分的考慮。按下啟動按鈕，注塑機能 完成設(shè)定的工序。致謝通過為期二周的電氣技術(shù)課程設(shè)計令我受益匪淺，很多平時模棱 兩可的知識點都認真復習并實踐了，我更加充分的理解了課本上的知 識，把平時忽略的、遺忘的又一次融合到設(shè)計中去檢驗并加以擴展， 讓我對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了 解了關(guān)于PLC設(shè)計原理。同時在這設(shè)計中也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足， 看到了自己的理論聯(lián)系實際的能力比較缺乏，對書本上的東西掌握的 不牢固。通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)PLC控制方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考， 終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和